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PFC Attivo e Passivo

Il PFC o fattore di correzione di potenza è una delle caratteristiche principali di un alimentatore per PC. Vediamo a cosa serve e chiariamo alcuni dubbi.

La corrente alternata della rete elettrica di casa è normalmente sfasata di un angolo phi rispetto alla tensione di alimentazione del PC, di conseguenza non tutta la potenza fornita viene utilizzata, ma si distinguono a tal proposito la potenza attiva P che è quella trasformata in lavoro utile e la potenza reattiva Q che non viene utilizzata. Queste due potenze vengono rappresentate dai cateti di un triangolo, la cui ipotenusa definisce la potenza apparente S (vedi figura), che è la potenza totale in ingresso.cosphiln2

Il coseno dell’angolo phi compreso tra S e P definisce il fattore di potenza (f.d.p. o PF) che per quanto riguarda gli alimentatori per PC è compreso tra 0.5 e 1. La formula è la seguente:

PF = cos(phi) = P / S

mentre la potenza apparente S si ricava dal teorema di pitagora:

S² = P² + Q²

abbiamo inoltre:

S = U * I
P = U * I * cos(phi)
Q = U * I * sin(phi)

dove U è la tensione di alimentazione e I è la corrente assorbita.

Grandezze di misura

Le potenze si misurano in W (Watt), VA o var a seconda del tipo di potenza:

S = Potenza Apparente = VA
P = Potenza Attiva = W
Q = Potenza Reattiva = var

PFC Attivo e Passivo

Il PFC diminuisce l’angolo di sfasamento phi e riduce sensibilmente la potenza reattiva Q, in maniera minore se è Passivo, in maniera più concreta se Attivo. Un alimentatore con PFC Attivo infatti riduce notevolmente la potenza reattiva e il fattore di potenza diventa prossimo all’unità (0.9 < PF < 1).

Con un alimentatore con PFC Passivo invece, supponendo un PF intorno allo 0.7, se un PC ha bisogno di 100 Watt di potenza, consumerà all’incirca 141 VA contro i 100-110 VA di un alimentatore con PFC Attivo.

Un alimentatore a norma Europea deve avere il PFC Attivo o Passivo.

Effetti negativi di un basso fattore di potenza

A parità di potenza attiva e con tensione di alimentazione U costante, l’intensità della corrente assorbita I aumenta in maniera inversamente proporzionale al fattore di potenza del carico.

I = ( P / U ) / cos(phi)

ad esempio per PF = cos(phi) = 0.5, la I raddoppia.

Ne conseguono maggiori perdite per effetto Joule nei conduttori di linea e nell’alimentatore (in generale negli avvolgimenti degli alternatori e dei trasformatori). Ad una corrente doppia corrisponde una perdita quattro volte maggiore e maggiori cadute di tensione.

Impatto ambientale e maggiori costi

Faccio una breve parentesi sulla diretta conseguenza del fattore di potenza sui costi e sugli sprechi.

Per distribuire ad un complesso di utenti una certa potenza attiva con un certo fattore di potenza cos(phi) occorre generare, trasportare e distribuire insieme anche una potenza reattiva Q = P * tan(phi), che viene scambiata alternativamente in linea tra generatori e utilizzatori per tornare da questi ai primi, senza produrre alcun lavoro utile.

La Enel deve quindi sopportare un onere tanto maggiore quanto più basso è il fattore di potenza proprio degli utenti, con conseguenze sui costi, sulle possibilità di black-out e sull’impatto ambientale. Questo vale per tutti gli impianti utilizzatori, quindi anche gli elettrodomestici.

Costo sulla bolletta

In una rete domestica con potenza disponibile fino a 6kW, non viene conteggiato il costo della potenza reattiva Q. In questo caso un fattore di potenza basso non influisce direttamente sulla bolletta.

In ambienti non domestici invece viene conteggiata anche la potenza reattiva se il fattore di potenza è inferore a certi valori mensili e di picco.

I costi della potenza utilizzata, attiva e reattiva, variano di anno in anno. Non mi stupirei se la Enel decidesse di far pagare anche la potenza reattiva consumata in ambiente domestico, sarebbe anche logico per certi versi.

Tenete conto che i nuovi contatori elettronici dell’Enel possono calcolare la potenza reattiva di una rete utilizzatrice domestica, cosa non possibile con i contatori di vecchia generazione.

PFC e Gruppo di continuità (UPS)

PFC Attivo e UPS vanno d’accordo? Non sempre.

Da una FAQ di Enermax, viene specificato che i gruppi di continuità, in “battery mode”, presentano in uscita tipicamente due tipi di forme d’onda di corrente alternata. Se un alimentatore ha il PFC Attivo l’UPS deve dare in uscita un’onda sinusoidale pura, se invece l’alimentatore è senza PFC Attivo (quindi Passivo ndr), si possono usare UPS che danno in uscita un’onda sinusoidale pura o simulata.

L’UPS deve essere inoltre dimensionato bene e deve sopportare una potenza apparente (in VA) maggiore della potenza apparente fornita al PC.

Come detto la potenza apparente assorbita da un alimentatore con PFC Passivo è maggiore di quella assorbita da un alimentatore con PFC Attivo.

Per un PC Silenzioso

Il PFC su un computer incide in primo luogo sulla corrente assorbita dall’alimentatore, aumentando il calore prodotto e conseguentemente il rumore. Ma non è sempre così, ci sono infatti alcuni alimentatori con PFC Passivo più silenziosi di altri con PFC Attivo, ma se andiamo a selezionare gli alimentatori più silenziosi in assoluto, sono tutti con PFC Attivo.

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